用于音频信号处理的耳机和方法技术

本发明专利技术涉及用于音频信号处理的耳机和方法。被配置为处理来自多个麦克风的音频信号的耳机和方法，包括：输出第一对麦克风信号的第一对麦克风和输出第二对麦克风信号的第二对麦克风；第一近场束形成器和第二近场束形成器，均被配置为接收一对麦克风信号并且当以相应的束形成器输出的相应的束形成信号测量时适配相应的麦克风对的空间灵敏度；其中，空间灵敏度适于抑制与期望的信号有关的噪声；第三束形成器，被配置成将从第一束形成器和第二束形成器输出的信号动态地组合为组合信号；其中，信号被组合从而使得组合信号中的信号能量被最小化而同时保持期望的信号；及降噪单元，被配置为处理来自第三束形成器的组合信号并且输出组合信号，以噪声降低。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
技术介绍
已经发现，使用多个麦克风和使用束形成技术提供了比单个麦克风或者非束形成 系统卓越的音频信号再现。多个麦克风位于不同的位置并且允许所谓的空间采样，从而能 够消除与诸如人的声音的期望的信号干设的噪声，该也被称为束形成、空间滤波、或者噪声 消除。随后的时变后置滤波器通常被应用为进一步将人的声音从（背景）噪声信号区分出 来的装置。 耳机、助听器、膝上型电脑、W及其他电子消费设备中通常包含多个麦克风和束形 成技术的使用。 束形成器的
已经进行了大量的研究；然而，它们的质量和配置还没有被 充分的开发。 相关的现有技术 US2012/0020485公开了一种音频信号处理方法，该音频信号处理方法评估由第 一对麦克风所接收的第一声音分量相对于第一对麦克风的到达方向的第一指示；并且评估 由第二对麦克风所接收的第二声音分量相对于第二对麦克风的到达方向的第二指示。在使 用该方法的设备的正常操作过程中，第一对麦克风和第二对麦克风被设置在人的头部的相 应侧处。该方法还包括基于第一方向指示和第二方向指示控制音频信号的增益W产生输出 信号。
技术实现思路
提供一种被配置为处理来自多个麦克风的音频信号的诸如耳机的装置，包括：第 一对麦克风和第二对麦克风，第一对麦克风输出第一对麦克风信号并且第二对麦克风输出 第二对麦克风信号；其中，第一对麦克风设置有第一相互距离并且第二对麦克风设置有第 二相互距离，并且其中，至少在该装置处于正常操作时，第一对麦克风被设置成距所述第二 对麦克风大于所述第一相互距离和第二相互距离的距离；第一束形成器和第二束形成器， 均被配置为接收一对麦克风信号并且当W从相应束形成器输出的相应束形成信号测量适 配相应的麦克风对的空间灵敏度；其中，空间灵敏度适于抑制与期望信号有关的噪声；第 =束形成器，被配置为将从第一束形成器和第二束形成器输出的信号动态地组合成组合信 号；其中，信号被组合为使得组合信号中的噪声能量被最小化而同时保持期望的信号；W 及降噪单元，降噪单元被配置为处理来自第=束形成器的组合信号并且输出组合信号W使 得噪声降低。 因此，在具有处理麦克风信号的第一束形成器和第二束形成器的第一束形成级和 具有处理从第一阶段输出的信号的第S束形成器的第二级中提供束形成。第一束形成级用 于通过适配相应的麦克风对的空间灵敏度来局部增强或者强化相对于麦克风信号的期望 的信号。例如，通过调整束形成器系数来控制束形成器空值的空间配置而适配空间灵敏度， 调整束形成器系数可包括调整束形成器系数W使得束形成器获得全方向特征，其有助于避 免放大诸如风噪声的不相关的（麦克风之间的）噪声。第一束形成级的效力取决于每个麦 克风对中的麦克风均紧紧地靠近彼此的假设（出于下列说明的原因）。[000引除在捕获希望信号时的该样的局部优化之外，噪声分量的等级在第一束形成信号 与第二束形成信号之间可显著地变化。该可能是由于麦克风处的不同等级，例如，风端流是 高度局部现象，和来自在头戴式设备中的用户头部的音响阴影效果。而且，第一束形成器和 第二束形成器可能不能够根据麦克风对的相对位置、关注的信号、W及干扰噪声等同地消 除噪声。 因此，第S束形成器被配置为接收已经经过第一级束形成器的局部优化的信号， 通过所述局部优化，尽可能地将期望的信号隔离。通过动态地组合来自左手侧和右手侧的 信号，可W选择或强化来自最有利定位的麦克风对的空间上受控的信号。 W该种方式处理麦克风信号，通过降噪单元（如所述要求的，当其被配置为处理 来自第=束形成器的组合信号时）提高噪声抑制的效果。该部分是由于所观察到的在该样 的两级束形成之后期望的信号更清晰并且由此使得噪声抑制更为有效。而且，两级束形成 器方法利用已知的双麦克风束形成器实现了紧密隔开的麦克风和非紧密隔开的麦克风的 束形成的组合效益化enefit，好处）。第=束形成器可通过输入信号的线性或者非线性权 重组合其输入信号。 诸如耳机、助听器、或者通过麦克风拾取音频信号的另一装置的装置可被配置为 由人佩戴，使得第一对麦克风设置在人头部的左手侧，而第二对麦克风设置在人头部的右 手侧。通常，两对麦克风位于耳机的耳罩上，眼镜架或者横梁或者位于人头部的相应侧的其 他突起。麦克风至少大致被布置成所谓的端射配置（end-fireconfiguration)。可替代地 或者此外，麦克风可被布置成较宽的配置。 通过设置麦克风，使得对内麦克风（intra-pairmicrophones)至少在耳机处 于正常操作且对内麦克风为指向佩戴耳机的用户的嘴己的端射配置时比对间麦克风 (inter-pairmicrophones)位于更靠近，第一束形成器和第二束形成器可利用所谓的近场 效应的优点在低频比更高频更高地提高信噪比，并且可W消除更多的更高频噪声，从而避 免空间混淆现象。信噪比的提高可W高达15地。此外，第S束形成器可利用不同麦克风对 暴露的不同局部噪声等级。当麦克风对位于人的头部的不同侧时，头部可形成降低人头部 的一侧上的噪声等级的风影和/或声影。本专利技术的主要优点在于，设计对所有麦克风输入 进行操作的单一适配性束形成器的高度复杂的问题被分解成=个简单的、鲁椿、非常易于 理解的双麦克风束形成器。 总之，可W选择具有不同特征的不同类型的麦克风。 通常，期望的信号是表示来自麦克风附近的讲话者的语音或者从相对于麦克风的 方位的特定方向出现的语音的信号。期望的信号被表征为从相对于麦克风的空间位置的具 有预定空间位置的一个或者多个声源发出。因为使用多个麦克风来拾取期望的信号，所W 期望的信号由麦克风信号和/或束形成信号之间的预定相差和/或振幅差来表征。期望的 信号还可W由预定的时间特征和/或预定的相频/幅频特征来表征。 噪声信号或者简单的噪声可包括由W足够高的风速出现并且作用于麦克风隔膜 上的风而引起的端流声音（turbulencesound)。噪声还可包括诸如来自机器的音调的背景 声音、来自物品卡晤或者叮当的声音、来自彼此之间谈话的人的声音等。在一些定义中，噪 声由从位于不同于期望的信号的其他位置的一个或者多个声源发出来表征。 第一束形成器和第二束形成器逐渐地或者WW下步骤来适配方向灵敏度，所 述步骤包括至少根据W下特征组近似灵敏度：全方向性、双向性、屯、型、子屯、型、超屯、型 (hypercardioid)、超级屯、形（supercardioid)、或者猎枪型（shotgun)。方向灵敏度可W逐 渐在全方向、双向性、W及屯、型特征之间逐渐改变。第一束形成器可W如W0 2009/132646 中所公开地配置，对于尤其结合其图1所公开的所有内容，通过引用结合于此。 第=束形成器可根据从噪声功率评估的系数组合来自第一束形成器和第二束形 成器的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置为处理来自多个麦克风的音频信号的耳机，所述耳机以在正常位置对准朝向佩戴所述耳机的用户的嘴巴的第一和第二端射配置而设置，所述耳机包括：第一对麦克风(101，102)和第二对麦克风(103，104)，所述第一对麦克风(101，102)输出第一对麦克风信号并且所述第二对麦克风(103，104)输出第二对麦克风信号；其中，所述第一对麦克风被设置有第一相互距离并且所述第二对麦克风被设置有第二相互距离，并且其中，至少在所述耳机处于正常操作时，所述第一对麦克风被设置成距所述第二对麦克风的距离大于所述第一相互距离和所述第二相互距离；第一束形成器(105)和第二束形成器(106)，所述第一束形成器(105)和所述第二束形成器(106)中的每个均被配置为接收一对麦克风信号并且执行聚焦在佩戴所述耳机的用户的嘴巴上的近场束形成；第三束形成器(107)，被配置为通过加权将从所述第一束形成器(105)和所述第二束形成器(106)输出的所述信号(XL；XR)动态地组合成组合信号(XC)；其中，所述第三束形成器计算所述信号(XL；XR)的相应的噪声等级并将所述信号(XL；XR)中的具有最低噪声等级的信号与最高的加权值加权到组合信号中；降噪单元(109)，被配置为通过时变滤波器过滤来自所述第三束形成器(107)的所述组合信号(XC)。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉斯穆斯·孔斯格德·奥尔森，
申请(专利权)人：GN奈康有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK